Reinjeção para resiliência
A Ormat Technologies vem explorando os benefícios da reinjeção de gás não condensável (NCG) no desempenho da produção de energia geotérmica. Este estudo de caso destaca a aplicação prática da simulação numérica para demonstrar o impacto da reinjeção de gás não condensável (NCG) na sustentabilidade do reservatório a longo prazo e no desempenho do projeto, com base no artigo do Stanford Geothermal Workshop. “Quantificação do benefício da reinjeção de gás não condensável (NCG) no desempenho da produção de energia geotérmica” por John Murphy, Eitan Berger, Michael Berger, Anton Fiterman e Simon Webbison.
O dilema do gás não condensável (NCG)
Os gases não condensáveis (NCGs) ocorrem naturalmente em sistemas geotérmicos e podem oferecer suporte à produção ao reduzir a densidade do fluido nos furos de poços. No entanto, sem a reinjeção de NCG, as concentrações de gases não condensáveis (NCGs) nos reservatórios diminuem com o tempo, reduzindo a vazão dos poços de produção. O desafio era quantificar o benefício da reinjeção de NCG no desempenho da produção de energia geotérmica, demonstrar sua viabilidade em uma ampla gama de condições iniciais do reservatório e quantificar o impacto na geração devido à carga parasita ao reinjetar os gases não condensáveis (NCGs).
Simulação do sistema
Foi realizada uma análise combinada de engenharia de reservatórios e de processo da planta, usando simulação numérica. A simulação foi desenvolvida no conjunto de simuladores Volsung, permitindo o acoplamento da simulação de reservatórios aos modelos de poço e aos equipamentos de superfície. O modelo considerou dois reservatórios hipotéticos com temperaturas iniciais de produção de 203 °C e 235 °C e frações mássicas iniciais de CO2 variando de 0,5 a 3% em massa.
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Configuração do modelo na conexão entre o fluxo ascendente e o escoamento, mostrando no sentido horário a partir do canto superior esquerdo: atribuição do tipo de rocha, permeabilidade horizontal (md), fração de massa de CO2, temperatura no estado inicial (°C). É mostrado o caso de entalpia moderada (temperatura de produção de 203 °C), com estrutura de permeabilidade idêntica usada para o caso de alta entalpia.
Vista a partir do sudoeste dos blocos de grade permeáveis, mostrando a temperatura no estado inicial (à esquerda) e após 20 anos de operações (à direita), com 2,5% em massa, fluxo ascendente de 235 °C; caso sem reinjeção
Vista a partir do sudoeste dos blocos de grade permeáveis, mostrando a fração de massa de CO2 no estado inicial (à esquerda) e após 20 anos de operações (à direita), com 2,5% em massa, fluxo ascendente de entalpia moderada; caso sem reinjeção
Fração de massa de CO2 após 20 anos de produção, com 2,5% em massa, fluxo ascendente de entalpia moderada com reinjeção de CO2
Configuração de planta simulada. A planta SGW usa cálculos de geração da Ormat para atingir a geração alvo, ajustando a vazão dos poços onde necessário. A geração diminui quando os quatro produtores não conseguem atingir a meta de fluxo. A simulação da reinjeção de CO2 é feita configurando a fração mássica de CO2 na saída da planta igual à fração de entrada. A carga parasita para bombas de reforço de compressão e injeção de NCG pode ser introduzida como uma função de fluxo total, temperatura de injeção e fluxo de CO2.
Impacto no mundo real
A simulação numérica demonstrou que, com a reinjeção de gases não condensáveis (NCGs), a produção de poços de fluxo natural poderia ser sustentada por mais tempo do que se os NCGs fossem liberados. A simulação mostrou que a reinjeção de gases não condensáveis (NCGs) reduziu a taxa de declínio de NCGs no reservatório de produção, diminuindo assim a taxa de declínio da produção. O modelo também levou em conta aspectos práticos da reinjeção de NCGs no contexto de uma usina binária em operação — uma tecnologia que, em geral, torna a reinjeção desses gases mais simples.
Insights e impacto
Prevê-se que a aplicação da reinjeção de NCG em diversas condições de reservatório resulte em:
- Maior capacidade de produção dos poços e aumento da geração ao longo da vida útil do campo em operação.
- Redução significativa das emissões de gases de efeito estufa.
- Carga parasita adicional pequena ou nula com o uso de equipamentos adequados na planta.
”Esta simulação numérica forneceu insights valiosos sobre os benefícios da reinjeção de NCG, que acreditamos poder ser aplicada em uma ampla gama de condições de reservatórios geotérmicos.
John MurphyResource Manager – Modeling, Ormat Technologies
Um caminho sustentável para o futuro
Esta simulação numérica demonstrou que a reinjeção de NCG é benéfica para a sustentabilidade do reservatório a longo prazo e para o desempenho do projeto. Ao utilizar recursos avançados de simulação, a Ormat Technologies obteve insights valiosos sobre o potencial de reinjeção de NCG, orientando decisões sobre recursos e equipamentos de superfície para plantas em operação e projetos futuros.
Desempenho do reservatório x tempo para modelo de entalpia moderada
Linhas sólidas representam casos sem reinjeção de NCG, e as linhas tracejadas representam a reinjeção de 100% de NCG.
Benefício da reinjeção de NCG, com e sem carga parasita de compressão
Caso de entalpia moderada com fluxo ascendente de 2,5% em massa
Benefício da reinjeção de NCG, com e sem carga parasita de compressão
Resultados de caso de alta entalpia com fluxo ascendente de 2,5% em massa